La Sala ALTA TENSIONE
e lo Studio degli Isolamenti
Giovanni Lupò
Dipartimento di Ingegneria Elettrica
Università degli studi di Napoli FEDERICO II
Facoltà di Ingegneria - Università
degli Studi di Napoli Federico II - 15
Marzo 2010
La evoluzione delle discipline elettriche: dal contributo del prof. Giorgio
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1
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2
La Sala in costruzione (1970)
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La Sala Alta Tensione
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CARATTERISTICHE ed ATTREZZATURE PRINCIPALI
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Dimensioni 32m x 16 m - h= 18m
Pavimento con struttura metallica multipla e conglomerato conduttivo.
Pareti con schermo elettromagnetico ed acustico.
Carro-ponte per movimentazione carichi fino a 10t
Trasformatore SIEMENS a due stadi in cascata alimentato da un alternatore Tensioni sinusoidali fino a 1.350 kV , 15 ÷ 150 Hz – divisore di tensione capacitivo –
banco di comando del sistema generatore-trasformatore.
Generatore ad impulso PASSONI & VILLA a 12 stadi RC ad innesco controllato –
tensioni ad fino a 2.400 kV – misura di correnti impulsive fino a 3000 A–
spinterometri a sfere con diametro da 12 cm e da 1 m – condenzatore zavorra –
divisore di tensione – banco di controllo semiautomatico - sistema di acquisizione
digitale Tektronix.
Banco di condensatori PASSONI & VILLA, 10 kV, correnti fino a 300kA, 6 ms
Banco di condensatori MAXWELL, 30 kV, 1 μs
Trasformatore 100kV
Sistema HAEFELY di acquisizione scariche parziali e diagnostica.
•
•
•
ATTIVITA’ DIDATTICA
ATTIVITA’ DI RICERCA
ATTIVITA’ DI SUPPORTO AL TERRITORIO
•
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Sale AT a confronto (1970)
• TU München
CESI Milano
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Sale AT di riferimento (1970-2010)
• TU München - ETH Zürich - TU Delft (NL)
• UK- University of Canterbury, Southampton,
Manchester…
• Ohio - Mississippi State University (ICHVE oct. 2010)
• …….
• EDF - Les Renardières
• CESI - Milano
• HYDRO-QUÉBEC - Montreal
• Centre d’ Étude Aéronautiques – Toulouse
• Kema, Arnhem (NL)
• NGK, Nagoya (JP)
• ………
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Progetti HV-UHV
•
1930
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•
•
•
1891 – Linea 25 kV Lauffen am Neckar - Frankfurt
( 175 km)
……
Hydro-Québec (1965, ~750kV)
EPRI /GE Pittsfield (USA - General Electric) 345 –
1500 kV (1967-…)
•
American Electric Power (AEP) – ASEA South
Bend (Indiana –USA) 765 kV
•
Bonneville Power Admin Lyons (Oregon, USA,
1974-….) -1100 kV
•
Bely Rast 1200 kV (URSS -1970-…)
•
•
•
ENEL 1050 kV Suvereto (GR) - 1970-1996
…
1980 – 2010 Giappone, Brasile, Corea, Sud Africa,
Cina, India ….
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Progetto ENEL 1050 kV Suvereto (GR) (1970-1996)
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Progetto 1000 kV ac – 800 kV dc (Cina 2009)
Shanxi - Jingmen - Nanyang
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degli
StudididiIngegneria
Napoli Federico
- 15Studi
Facoltà
- UniversitàIIdegli
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10
La evoluzione delle discipline elettriche: dal contributo del prof. Giorgio
nostri giorni
La evoluzione delle discipline Savastano
elettriche: dal ai
contributo
del prof. Giorgio Savastano ai nostri giorni 10
International Symposium on
International Standards for Ultra High Voltage
18-21 July 2007 — Beijing, China
2nd International Symposium on
International Standards for Ultra High Voltage
29-30 January 2009 — New Delhi, India
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IEC TC (Technical Committee)
• TC 15: Solid electrical insulating materials
• TC 36: Insulators
• TC 42: High-voltage testing techniques
• TC 81: Lightning protection
• TC 112 : Evaluation and qualification of electrical insulating
materials and systems
• CIGRE Study Committee A3 (High Voltage Equipment), [ 2 AG
Advisory Groups + 9 WG Working Groups) – Reports
• GE / EPRI Reference Books
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Trasformatore in cascata
1350 kV - 15150 Hz
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Generatore ad
impulso 2400 kV
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Banco condensatori 10 kV –300kA
Applicazioni scientifiche : studi su lente al plasma “wall stabilized” per tempi caratteristici
del millisecondo
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Banco scariche “veloci”
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Ponte di Schering - Scariche parziali
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Attività Didattica
•
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRICA
•
Modellistica Elettromagnetica dei materiali (II. Livello – 2. anno)
•
Principi di Ingegneria Elettrica - Laboratorio di campi elettrici e magnetici
•
[Tecnica delle Alte Tensioni]
•
Materiali e tecnologie elettriche (I livello – 2. anno)
•
Tecnologie elettriche (I livello – 3. anno)
•
[Tecnica degli Isolamenti]
•
Misure e collaudi su macchine ed impianti
•
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA DEI MATERIALI
•
Modellistica Elettromagnetica dei materiali (II. Livello – 1. anno)
•
DOTTORATO IN INGEGNERIA ELETTRICA – Altri Dottorati
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Didattica:
FIGURE DI LICHTENBERG -CAMPO IMPULSIVO
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Didattica: Caratterizzazione di scariche in aria
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Didattica: FLASHOVER (I)
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Didattica: TEMPI ALLA SCARICA (I)
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Didattica: FLASHOVER (II)
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Didattica: TEMPI ALLA SCARICA (II)
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Attività scientifica
Breakdown nei gas e nei solidi
• Flashover (scariche superficiali)
• Isolamenti per esterno
• Prove di vita accelerata
• Effetto corona
• Modellistica e diagnostica scariche parziali
• Modellistica di Plasmi e Gas ionizzati
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Attività scientifica
Gruppo ALTE TENSIONI CNR (prof. Macchiaroli – pres. Prof. Zingales) :
• Studio di isolamenti per AT e AAT in condizioni di contaminazione
superficiale
• Proposte di metodologie in sede internazionale (IEC – Wet contaminant
method)
MPI-MURST Alte Tensioni (B. Macchiaroli – L. Egiziano - G. Lupò )
• Isolamenti ceramici con rivestimento semiconduttore per linee aeree AT
• Isolamenti organici per esterno in AT
CONVENZIONI CRIS-ANSALDO (resp. prof. LUPO’)
• Cavo superconduttore HVDC : progetto della terminazione
• Stazione sperimentale per caratterizzazione elettrica in transitorio e a regime
e prove di tenuta di terminazione di cavo superconduttore (4 K) HVDC.
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STUDIO E SPERIMENTAZIONE DI
TECNOLOGIE E COMPONENTI TRADIZIONALI
Esempi
• Isolatori in vetro per a.c. e d.c.
• Isolatori organici per esterno
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Isolatori organici per esterno
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STUDIO E SPERIMENTAZIONE DI TECNOLOGIE E
COMPONENTI NON TRADIZIONALI
• Isolatori con rivestimento semiconduttore
• Terminazione cavo superconduttore HVDC
• Materiali termorestringenti per controllo di campo elettrico in
terminazioni di cavo e giunti
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Isolatori con rivestimento semiconduttore
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• Terminazione cavo superconduttore HVDC – Criostato
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• Terminazione per cavo superconduttore HVDC
Prototipo – Isolatore sagomato lato “vuoto”
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STUDI E SPERIMENTAZIONE SU
•
•
•
•
Materiali
Componenti di sistemi AT
Prototipi
Sistemi complessi
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Attività di supporto
• Prove su componenti per sistemi AT
– Trasformatori, TA, TV, TVC
– Sezionatori, interruttori
– Isolatori
– Scomparti
– Cavi
– Scaricatori
– ………
• Attività speciali
– Prove su prototipi
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CARATTERIZZAZIONE
ISOLAMENTI
• Prove a frequenza industriale
• Prove a tensione continua
• Prove ad impulso
• Prove sotto pioggia/contaminazione
• Prove dielettriche
• Diagnostica a scariche parziali
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ESEMPI DI PROVE
•
DIELVE : Prove ad impulso atmosferico a secco 1425 kV su catene sospese singole e doppie di
isolatori e relativi equipaggiamenti - Prove ad impulso sotto pioggia 1050 kV su catene singole e
doppie di isolatori verticali e relativi equipaggiamenti -Prove ad impulso a secco 1425 kV su
catene di isolatori singole e doppie di ammarro e relativi equipaggiamenti -Prove ad impulso
sotto pioggia 1050 kV su catene singole e doppie di isolatori verticali e relativi equipaggiamenti Prove di rigidità a frequenza industriale
•
ABB: Prove su componenti di linee a 400 kV - Prove ad impulso scomparti MT
•
CONATO (2000) -Prova ad impulso atmosferico (onda piena e tronca) su trasformatore trifase
•
ANSALDO Trasporti - Prove ad impulso atmosferico 400 kV su scaricatori Vn=150 kV; prove a
f.i. a secco e sotto pioggia a partire da 120 kV
•
COSTELMAR : Prove ad impulso e f.i. su sezionatori 400 kV
•
ENEL Servizio Misure e prove: Prove a impulso su TVC 1425 kV -Prove a impulso e f.i. su TA
linee 380 kV - Esame di anomalie e guasti su TV 20 kV e prove mirate ad impulso e f.i.
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NORMATIVA
A) Prove in tensione a.c.
B) Prove ad impulso atmosferico e di manovra
C) Prove A.T. in camera climatica
D) Prove di scariche parziali
CT CEI
14-3
CEI EN
60076-1
15-
60112 …..
17
62171 ….
Grossa apparecchiatura
A-B-D
(Interruttori, sezionatori,
Involucri)
20
33(-2)
36
37
42
50264 …
Cavi per energia
Condensatori AT
Isolatori
Scaricatori
Tecnica delle prove
in alta tensione
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61467 …
60099….
60060 …
Trasformatori di
potenza
Materiali isolanti Sistemi di
isolamento
A-B-D
A-B-C-D
A-B-D
B
A-B-C
B
A-B-C-D
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41
PROGRAMMI IN CORSO/ IN PARTENZA
•
•
Prove su materiali polimerici strutturali
• Diagnostica di scariche parziali in a.c. e d.c.
Fulminazione diretta e strisciante di velivoli in composito
• Fulminazione di generatori eolici
• Fulminazione di imbarcazioni in composito
• Nanodielettrici (CAMPUS)
Consolidamento procedure prove ed esperimenti, acquisizione ed elaborazione risultati
•
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42
Proposte tra passato e futuro
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43
Ringraziamenti
Prof. Giorgio Savastano
Prof. Ferdinando Gasparini
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&
prof. Nello Polese
prof. Giuseppe Trisciuoglio
prof. Antonio Langella
prof. Bruno Macchiaroli
…..
nonché alla preziosa instancabile collaborazione tecnica
di
Francesco Paolo Sorrentino
Antonio Teotino
……
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45
…per ulteriori impulsi !
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